這個是我以前做的設計，主要的是內容是小型家用燃氣鍋爐單片機控制系統的設計。主要的實現就是可以顯示當前的溫度，可以設置當前的溫度，并且當實際的溫度超過此時的溫度是就會報警。
仿真原理圖如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下載）
1. 設計任務
2. 整體方案設計
3. 系統硬件電路設計
3.1 時鐘電路
3.2 復位電路
3.3 溫度檢測電路設計
3.4水位檢測模塊
3.5顯示電路設計
3.6報警電路設計
3.7 按鍵電路設計
3.8加水模塊與加熱模塊
4. 系統程序設計
4.1 主程序流程圖
4.2 溫度顯示程序流程圖
5. 系統調試
5.1 Proteus軟件仿真調試
6. 程序清單
7.小結
小型家用燃氣鍋爐單片機控制系統的設計
鍋爐是一種熱能轉換設備，由鍋和爐兩大主體和保證其安全經濟連續運行的附件，儀表附屬設備，自控和保護系統組成。近年來采用以天然氣，液化石油氣為燃料的中小型燃氣鍋爐具有 高效、環境污染小，發熱量大甚至無污染等特點，受到普遍歡迎。隨著科技的發展以及各種客觀條件的具備，生活采暖用燃氣鍋 爐的應用也必將得到進一步的發展與推廣。隨著燃料不斷補給，燃料充足，城市燃氣 管網逐步完善，燃氣使用率逐步會提高。小型家用燃氣鍋爐的使用作為集 中供暖的一個很好補充或替代它必將被越來越多的人關注和選用成為趨勢。目前市場上家用燃氣鍋爐為進口，價格高，售后服務不夠完善，不利于燃氣鍋爐的推廣使用，研制燃氣鍋爐的公司亦相對較少。因此研制開發小型家用燃氣鍋爐就具有現實的意義與客觀的市場價值。本設計將結合小型家用燃氣鍋爐實際的需要，利用 MCS-51 系列單片機為核心器件組成溫度控制系統,采用溫度采集技術，通過運行和分析研究，以期正確認識和全面理解利用單片機實現溫度采集技術在過程控制中的應用。 1. 設計任務 結合實際情況，基于AT89C51單片機設計一個小型家用燃氣鍋爐單片機控制系統。 該系統應滿足的功能要求為： (1) 可以檢測水位的高低； (2) 可以檢測當前溫度； (3) 可以自動報警； (4) 可以自動控制加水； 主要硬件設備：AT89C51、溫度傳感器DS18B20、LCD1602液晶顯示器、繼電器、74LSO4 、74LS244等。 2. 整體方案設計 采用 AT89S51 單片機、溫度傳感器 DS18B20 和液晶顯示器 LCD1602 等核心部件。該方案采用液晶顯示器來顯示水位的上下限值、當前水位、預先設定的溫度報警值和當前采集的溫度值。用不銹鋼管制作成的裝置放于水位上下限。鍋爐采用電加熱的方式，水源由水泵供給，水溫可以通過按鍵預置，由溫度傳感器檢測水的溫度并送給單片機， 然后單片機將實際水溫送至 LCD1602液晶顯示，同時單片機將采集到的實際水溫與預置溫度相比較， 若實際溫度在預置溫度范圍內，就關閉電熱絲；若實際水溫不在預置溫度范圍內，就接通電熱絲給鍋爐加熱，若超過預置溫度極限，控制系統就會報警。由 74LS04和 74LS244組成的水位檢測電路的四個探針來檢測水位并將采集到的信息送給單片機，當水位高于最高水位時，就關閉水泵；當水位低于下限水位時，就打開水泵；當水位低于或高于極限水位時，就會報警。
圖2-1 基于單片機的小型家用燃氣鍋爐控制系統原理圖
本系統硬件主要由燃燒器、繼電器、溫度檢測器、顯示系統等幾部分組成。各模塊的主要功能如下： - 繼電器功能接通燃燒器電源；
- 顯示屏的作用是可以顯示當前時刻的溫度以及用戶設定的溫度；
- 溫度檢測器的作用是可以檢測當前的溫度；
3. 系統硬件電路設計 3.1 時鐘電路 AT89S51 的時鐘可由內部產生也可以由外部產生。 在這個設計中只是用了內部產生。利用芯片內部振蕩電路，在 XTAL1，XTAL2的引腳上外接定時元件，內部振蕩器便能產生自激振蕩，定時元件可以采用石英晶體和電容組成的并聯諧振電路，它與單片機的接法的如圖所示。晶體可以在 1.2MHz~12MHz 之間所選，電容可以在 20~60pF 之間所選，通常選擇 30pF 左右，電容 C6，C7 的大小對振蕩頻率有微小的影響，可起頻率微調作用。 圖3-1 時鐘電路結構圖
3.2 復位電路 系統的復位電路是由 RC 電路組成，外加一個手動復位按鈕。剛上電時或者觸動 按鈕后 C5 兩端的電壓為 0，這時 RST 為高電平，而其高電平保持時間是由 R 和 C 的時間常數決定，由公式τ＝R*C可知，C 充電的時間常數 τ 等于 0.22ms，遠遠大于 2μs，即使 RST 高電平的時間保持 2μs 以上，確保了單片機正常復位。 圖3-1 復位電路結構圖 圖3-3 時鐘電路復位電路與單片機的連接圖
3.3 溫度檢測電路設計 溫度采集電路只有一個DS18B20溫度傳感器，它與單片機的接口比較簡單，所示。只要給傳感器5V的供電并把它的單總線接到單片機的P口就可以了。 
圖3-4 溫度檢測模塊結構圖
3.4水位檢測模塊 水位檢測模塊由芯片 74LS04和芯片74LS244及其附加電路組成。具體電路 如圖所示。四個探針分別接在鍋爐連通器從下到上的四個位置，當水位為 0 時，四個探針全被懸空，74LS04的四個輸入端全被上拉電阻拉成高電平，經過 非門之后變為低電平，再經過緩沖芯片 74LS244輸送給單片機并在液晶顯示屏上顯示。當水位上升到探針 1 處時，由于水的導電性，使 74LS04的 A1輸入端為低電平，經過非門之后變為高電平， 再經過緩沖芯片 74LS244輸送給單片機。此時，單片機認為水位為百分之二十五，并在液晶顯示屏上顯示。以此類推，單片機會依次檢測到的水位是百分之五十，百分之七十五，百分之百。完成對水位的檢測。 圖3-5 溫度檢測模塊結構圖
3.5顯示電路設計 本系統采用LCD1602作為顯示模塊，其主要功能是 顯示水位的上下限值、當前水位、預先設定的溫度報警值和當前采集的溫度值。其中 VDD 接 5V 電源用于顯示 LCD 液晶顯示芯片的工作 ,VL 串接阻值 10K 歐姆的滑動變阻器是為了調節 LCD液晶顯示芯片字符的亮度，當阻值越大時，LCD液晶顯示越模糊。用滑動變阻器 能更好的調節LCD液晶字符顯示的亮度，合適于鍋爐的水位于水溫的觀察。 要想使顯示器正常的工作需在連接P0口之前接一上拉電阻。 圖3-6 顯示模塊結構圖
3.6報警電路設計 本系統采用喇叭進行報警,該部分電路與單片機的接口如圖所示。 電路由限流電阻R8、三極管Q1和喇叭組成。這個電路并不是一般的放大電路，三極管不是工作在放大狀態，而是工作在飽和狀態和截止狀態。當基極為低電平時，晶體管處于飽和狀態，飽和電壓為UCES=0.3V，此時，喇叭鳴叫。當基極為高電平時，晶體管截止，相當于開路，輸出為高電平，喇叭停止鳴叫。 圖3-7 報警電路結構圖
3.7 按鍵電路設計 本系統為符合實際要求，進入系統之前首先對溫度報警值的設置。本系統有三個 按鍵分別為 K1,K2,K3. 如圖所示。 - K1 設置鍋爐溫度報警值的溫度值增加按鍵。K1 每按下一次，溫度報警值顯 示加比上一次值增加一度。
- K2 設置鍋爐溫度報警值的溫度值減少按鍵。K1 每按下一次，溫度報警值顯 示比上一次值減少一度。
- K3 溫度報警值確定值。
圖3-8 按鍵模塊結構圖 3.8加水模塊與加熱模塊 小型開水鍋爐控制系統執行機構通過繼電器來控制加熱電熱絲和水泵來實 現水位和水溫的自動控制，具體加水控制電路如圖所示。 加熱控制類似加水控制，不再贅述 圖3-9 執行模塊結構圖 4. 系統程序設計 4.1 主程序流程圖 本系統進入執行時先對鍋爐水位進行與設定的水位上下限進行判斷，然后按條件不同處理結果。當鍋爐水位滿足條件的時候再對鍋爐的水溫采樣監控，并進行相應的處理
4.2 溫度顯示程序流程圖 溫度部分程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、 讀出并處理 DS18B20的測 量溫度值，溫度測量每 1S進行一次。
5. 系統調試 5.1 Proteus軟件仿真調試 利用 protues軟件進行仿真，能夠實現預期目標，如圖 ，系統能夠正常 顯示當前鍋爐狀態，在第一行顯示當前溫度，第二行顯示當前水位。當按下圖中 按鍵時， LCD1602進入溫度設置界面，如圖 ，按下按鈕一次可實現設 置溫度加一攝氏度。按下按鈕一次可實現設置溫度減一攝氏度。當再次按下 按鍵時，系統重新恢復如圖界面。經調試，各項功能均能夠很好的實現，包括溫度的控制和水位的自動調節。 
7.小結
在本次的實際過程中，我明白了一個完整的控制系統的設計過程。從明白我們的設計的目的開始，以目的為主要的標準來進行模塊以及電路元器件的選擇。根據自己所需要的東西以及想要達到的目標進行設計編程。用keil軟件導出hex文件之后導入進單片機，沒有錯誤的話就可以仿真了。我是采用protues進行仿真的，在仿真之前需要把程序導入到單片機當中，我是第一次完成這樣的任務，中間也經歷了很多的挫折，最主要的問題還是顯示屏lcd1602的使用。但是在于同學的交流當中都一一解決，讓我明白了自己與他人的差距，也更加深刻的體會到了合作的重要性。對今后的學習和生活有重要的意義。
6. 程序清單
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